GPS的海拔数据为何不准确？详解无人机导航中的位置...-1
GPS的海拔数据为何不准确？详解无人机导航中的位置坐标系
GPS经常是我们谈起无人机系统时首先想到的功能模块，而能够按照预先规划的飞行路线进行自动飞行，也是无人机在功能上与航模的主要区别之一。
不管是天上飞的，地上跑的，还是海里游的交通工具或仪器设备，如果我们希望能引导它们到期望的目标位置，就需要获得被控对象在某个坐标系中的具体坐标，无人机导航也是如此。我们期望无人机从A点飞到B点，就要不断通过GPS或其它导航仪器获取无人机当下的位置坐标，并根据无人机的位置调整无人机的姿态，最终到达目的地。
在无人机导航中，对GPS的数据经常出现一些误解，比如GPS输出的高度坐标是相对于海平面，所以应该像经纬度一样可以直接使用；通过GPS获得的速度信息可以直接使用；IMU输出的飞行器加速度是平面加速度……
中学物理知识告诉我们，当我们描述物体运动时，一定是相对于特定坐标系的，GPS和IMU等设备在输出运动和位置数据时也是如此，这些问题所涉及的正是无人机导航中的基础概念——无人机坐标系——这也是无人机导航中最容易让人混乱的概念之一。
无人机导航中常见的坐标系包括：
地球中心坐标系（ECEF）（EarthCenteredEarthFixedCoordinateSystem，ECEF）
WGS-84大地坐标系（WorldGeodeticCoordinateSystem1984）
当地水平坐标系（North-East-DownCoordinateSystem，NED）
机体坐标系（BodyFrame）
机体水平坐标系（Vehicle-carriedNEDCoordinateSystem）
接下来我们就来简单说明一下这些坐标系在无人机导航中的应用。
地球中心坐标系（ECEF）
ECEF坐标系与地球固联，且随着地球转动。图中O即为坐标原点，位置在地球质心。X轴通过格林尼治线和赤道线的交点，正方向为原点指向交点方向。Z轴通过原点指向北极。Y轴与X、Z轴构成右手坐标系。
右手坐标系即符合“右手法则”的坐标系的统称，这个法则大家会经常见到，它的目的是为了以最简单的方式确定坐标轴以及正方向。如图，右手拇指，食指，中指“痉挛”状，其中任意两个手指与已确定的两个坐标轴及正方向重合，第三个手指的方向就是剩下坐标轴的正方向。
WGS-84坐标系
GPS输出的就是这个坐标系下的坐标数据！
完整一点解释是，GPS单点定位的坐标以及相对定位中解算的基线向量属于WGS-84大地坐标系。
WGS-84坐标系的X轴指向BIH（国际时间服务机构）1984.0定义的零子午面（Greenwich）和协议地球极（CTP）赤道的交点。Z轴指向CTP方向。Y轴与X、Z轴构成右手坐标系。
什么“BIH1984.0”听来很复杂有没有！一句话解释就是：把前面提到的ECEF坐标系用在GPS中，就是WGS-84坐标系。
上面图中大家很容易看出GPS输出的常见定位数据：经度（longitude），纬度（latitude），海拔（altitude）。不知大家有没有觉得奇怪，为什么有了GPS输出的海拔高度，我们还是要用气压计等其它设备来辅助定高呢？GPS的海拔数据精度没有办法支撑无人机高度定位吗？
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